英特爾是如何實(shí)現玻璃基板的?

在今年9月，英特爾宣布率先推出用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板，并計劃在未來(lái)幾年內向市場(chǎng)提供完整的解決方案，從而使單個(gè)封裝內的晶體管數量不斷增加，繼續推動(dòng)摩爾定律，滿(mǎn)足以數據為中心的應用的算力需求。

雖然玻璃基板對整個(gè)半導體行業(yè)而言并不陌生，但憑借龐大的制造規模和優(yōu)秀的技術(shù)人才，英特爾將其提升到了一個(gè)新的水平。近日，英特爾封裝測試技術(shù)開(kāi)發(fā)（Assembly Test Technology Development）部門(mén)介紹了英特爾為何投入探索玻璃基板，及如何使這項技術(shù)成為現實(shí)。

算力需求驅動(dòng)先進(jìn)封裝創(chuàng )新

對摩爾定律的發(fā)展而言，先進(jìn)封裝意義重大。對功能和性能都更強大的處理器的需求，推動(dòng)了多芯片集成技術(shù)的誕生，讓封裝從處理器完整設計中的一個(gè)基本步驟升級為其關(guān)鍵要素。

先進(jìn)封裝技術(shù)的突破體現在了多芯片處理器產(chǎn)品中，這類(lèi)處理器集成了一系列芯片，其設計理念就是讓多個(gè)芯片協(xié)同工作。

在封裝中，基板的主要作用是連接和保護內部的諸多芯片?；蹇梢员茸饕粋€(gè)“空間轉換器”，納米級的芯片通過(guò)微米級的焊盤(pán)（bond pads）與基板相連，基板再將這些焊盤(pán)轉換為主板上的毫米級互連。為了實(shí)現這一點(diǎn)，基板需要保持平坦，能夠高精度的處理輸入電流和高速信號。

玻璃基板的相對優(yōu)勢

在過(guò)去20多年的時(shí)間里，打造基板所用的主要材料是有機塑料，但隨著(zhù)單個(gè)封裝內的芯片和連線(xiàn)數量越來(lái)越多，有機基板正在接近物理極限。

因此，用玻璃基板替代有機基板的想法正在半導體行業(yè)內得到普遍認同。玻璃基板在各個(gè)方面都表現得更好，更平整（對于將平坦的硅片連接到非常平坦的主板上而言很重要），更堅硬（能夠更好地容納越來(lái)越多、越來(lái)越小的線(xiàn)），也更穩固。

除了在基本功能上表現得更好之外，玻璃基板還有望使互連密度和光互連集成度提高10倍，讓未來(lái)的芯片可以更快地處理更多數據。

應對玻璃基板的技術(shù)挑戰

技術(shù)開(kāi)發(fā)并非易事，總會(huì )遇到很多未知的困難，用玻璃基板取代有機基板也是如此。

在技術(shù)層面，這些挑戰包括：弄清楚采用什么樣的玻璃更有效；如何將金屬和設備分層，以添加微孔并布線(xiàn)；在完成裝機后，如何在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內更好地散熱和承受機械力。

此外，還很多更實(shí)際的問(wèn)題：如何使玻璃的邊緣不易開(kāi)裂；如何分割大塊玻璃基板；在工廠(chǎng)內運輸時(shí)，如何保護玻璃基板不從傳送帶或滾筒上彈下來(lái)或飛出去。

為了應對這些非同尋常的挑戰，實(shí)現可用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板技術(shù)，英特爾封裝測試技術(shù)開(kāi)發(fā)部門(mén)中一個(gè)專(zhuān)門(mén)的團隊投入了數年時(shí)間，進(jìn)行了大量調試工作，成功解決了采用玻璃材料帶來(lái)的諸多問(wèn)題，實(shí)現了開(kāi)創(chuàng )性技術(shù)和材料的妥善結合。

未來(lái)，玻璃基板技術(shù)不僅將用于英特爾產(chǎn)品中，還將通過(guò)英特爾代工服務(wù)（Intel Foundry Service）向外部客戶(hù)開(kāi)放。隨著(zhù)封裝測試技術(shù)開(kāi)發(fā)部門(mén)不斷完善相關(guān)技術(shù)組合，英特爾正在規劃第一批采用玻璃基板的內部和代工產(chǎn)品。